Nanopulver av nickel: Egenskaper, produktion och tillämpningar

Nanopulver av nickel är ett fint pulver av nickelpartiklar med minst en dimension i intervallet 1-100 nanometer. Nanopulver uppvisar unika egenskaper jämfört med vanligt nickelpulver på grund av deras lilla storlek och höga ytarea. Denna artikel ger en översikt över nickelnanopulver, dess viktigaste egenskaper, produktionsmetoder, applikationer, leverantörer och standarder.

Översikt över nickelnanopulver

Nickelnanopulver består av nickelpartiklar där partikeldiametern är mindre än 100 nm. På grund av nanostorleken har nickelnanopartiklar ett extremt högt yt/volymförhållande, vilket ger upphov till högre kemisk reaktivitet jämfört med större nickelpartiklar.

Några av de viktigaste egenskaperna hos nickelnanopulver är

• Hög renhet
• Enhetlig fördelning av partikelstorlek
• Hög specifik ytarea
• Förbättrade magnetiska och katalytiska egenskaper
• Kan funktionaliseras för kompositer
• Oxidfria ytor

Genom att kontrollera storlek, morfologi, sammansättning och ytkemi under produktionen kan man anpassa nickelnanopulvrets egenskaper för olika tillämpningar.

Nanopulver av nickel Typer

Sammansättning av nickelnanopulver

Fysikaliska egenskaper

Magnetiska egenskaper

Katalytiska egenskaper

• Aktiv katalysator för väteutvecklingsreaktion (HER)
• Katalyserar reaktioner som hydrogenering, reformering, krackning etc.
• Används som samkatalysator med metaller som platina

Produktionsmetoder

Det finns flera metoder som används för att producera nickelnanopulver med kontrollerad storlek och morfologi:

Fysiska metoder

• Kulfräsning - Mekanisk slipning av nickelmikropartiklar till nanopartiklar
• Kondensation av inert gas - Förångning och kondensering av nickel i inert atmosfär

Våtkemiska metoder

• Reduktion av kemikalier - Reduktion av nickelsalter med hjälp av reduktionsmedel
• Elektrokemisk deponering - Elektrolytisk reduktion och deponering av nickeljoner
• Sol-Gel-processen - Forma nanopartiklar med hjälp av molekylära prekursorer

Andra metoder

• Termisk sönderdelning - Nedbrytning av metallorganiska prekursorföreningar
• Syntes med mikrovågsplasma - Förångning och snabb kondensering av nickelplasma

Jämförelse av produktionsmetoder för nickelnanopulver

Tillämpningar

Nanopulver av nickel används i följande viktiga tillämpningar tack vare sina unika magnetiska, katalytiska och mekaniska egenskaper:

Industriella tillämpningar

• Tillverkning av nickelbaserade superlegeringar
• Framställning av ledande beläggningar och pastor
• Tillverkning av nickelelektroder för batterier
• Katalysatorer för vätgasproduktion och bränslecellsreaktioner
• Katalysatorstöd för tillväxt av kolnanorör
• Tillverkning av nickelförstärkta polymernanokompositer
• Formsprutning av komplexa delar i metall
• Sammanfogning av material med hjälp av nickelnanofluider vid svetsning
• Magnetiska datalagringsenheter

Energitillämpningar

• Elektrokatalysator för syreutvecklingsreaktion (OER) vid vattensplittring
• Elektrokatalysatorstöd för syrgasreduktionsreaktion (ORR) i bränsleceller
• Li-jon-batterier - nickelrika NMC-katoder, anoder
• Tryckbara bläck för flexibel elektronik och solceller
• Koncentrerade solenergisystem med nanofluider

Biomedicinska tillämpningar

• Vehiklar för läkemedelstillförsel och teranostiska medel
• Kontrastmedel för MRI-bilddiagnostik
• Hypertermimedel för tumörbehandling
• Antimikrobiella nanofilmer för medicintekniska produkter
• Biosensorer baserade på nickelnanopartiklar

Leverantörer och prissättning

Nickelnanopulver säljs av många specialiserade kemiföretag och nanomaterialtillverkare. Priserna beror på renhetsgrad, produktionsvolym, partikelegenskaper och ytterligare kundanpassningar.

Priserna varierar från $50 per gram till $500 per kilogram baserat på kvantitet och renhet som krävs. Nanopulver av forskningskvalitet med 99,9% renhet är i allmänhet dyrare medan stora volymbeställningar för industriell användning ger rabatter.

Standarder och säkerhet

Hantering av nickelnanopulver kräver standardiserade säkerhetsprotokoll i likhet med andra torra nanomaterial. Viktiga standarder inkluderar:

• ISO 21363:2007 - Metoder för karakterisering av nanopulverprover
• ASTM B822 - Standard testmetod för partikelstorlek med hjälp av småvinklig röntgenspridning
• ANSI Z399.1 - Procedurer för säker hantering av nanomaterial

Nanopartiklar av nickel uppvisar lätt till måttlig toxicitet och kräver dammskydd, handskar, sluten drift och ventilation under bearbetningen. Inandning är den primära exponeringsvägen.

Vanliga frågor

Vad är nanopulver av nickel gjord av?

Nickelnanopulver består av nickelpartiklar (Ni) med diametrar mellan 1-100 nm. De har hög renhetsgrad upp till 99,9% tillsammans med mindre mängder kol och syre.

Vad används nickelnanopulver till?

Nanopulver av nickel används som katalysatorer, batterimaterial, ledande tillsatser, magnetiska anordningar, legeringsförstärkare, biomedicinska medel och för sammanfogning.

Vad är det som är speciellt med nickelnanopulver?

Nanostorleken ger högre ytarea, ytreaktivitet, mekanisk styrka, optisk absorption och elektrisk/termisk ledningsförmåga jämfört med partiklar i mikronskala.

Vad är skillnaden mellan nickelnanopulver och nickelmikropulver?

Nickelnanopulverpartiklar är mindre än 100 nm medan nickelmikropulverpartiklar sträcker sig från 100 nm till 1 mikron. Nanopulver uppvisar överlägsen katalys, magnetik och optik på grund av kvanteffekter.

Är nanopulver av nickel giftigt?

Nanopartiklar av nickel uppvisar måttlig toxicitet vid inandning eller hudkontakt. Korrekt personlig skyddsutrustning och hanteringsprotokoll måste användas. Den orala toxiciteten är lägre, men förtäring bör undvikas.

Hur mycket kostar nickelnanopulver?

Nickelnanopulver kostar cirka $50 till $500 per gram baserat på renhet, partikelstorleksintervall, ytbeläggningar och inköpsvolymer. Industriellt 50 nm-pulver finns tillgängligt för $30 per gram.

Vilken är den bästa metoden för att producera nickelnanopartiklar?

Kemisk reduktion är den vanligaste metoden som ger kontroll över nanopartiklarnas storlek, form och kristallfas. Alternativa skalbara metoder är kulfräsning, termisk sönderdelning och plasmasyntes.

Vad är skillnaden mellan nickelnanopulver och nickeloxidnanopulver?

Nickelnanopulver innehåller rent metalliskt nickel medan nickeloxidpulver består av nanopartiklar av nickeloxid (NiO) som uppvisar olika optiska, elektriska och magnetiska egenskaper.

Vilka är farorna med nickelnanopulver?

Eftersom det är ett brännbart pulver är den största faran exponering av hud, ögon och andningsorgan. Det kan orsaka irritation, inflammation och fibros beroende på exponering. Lämplig personlig skyddsutrustning, ventilation och SOP är obligatoriska.

Är nickelnanopulver hydrofilt eller hydrofobt?

Rent nickelnanopulver uppvisar en hydrofobisk natur. Men ytoxidering eller funktionalisering med andra föreningar kan ge hydrofil karaktär som är avgörande för nanokompositer och biomedicinsk användning.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser